ABSTRACT In the age of genomics-based crop improvement, a high-quality genome of a local landrace adapted to the local environmental conditions is critically important. Grain amaranths produce highly nutritional grains with a multitude of desirable properties including C4 photosynthesis highly sought-after in other crops. For improving the agronomic traits of grain amaranth and for the transfer of desirable traits to dicot crops, a reference genome of a local landrace is necessary. Towards this end, our lab had initiated sequencing the genome of Amaranthus (A.) hypochondriacus (A.hyp_K_white) and had reported a draft genome in 2014. We selected this landrace because it is well adapted for cultivation in India during the last century and is currently a candidate for TILLING-based crop improvement. More recently, a high-quality chromosome-level assembly of A. hypochondriacus (PI558499, Plainsman) was reported. Here, we report a chromosome-level assembly of A.hyp_K_white (AhKP) using low-coverage PacBio reads, contigs from the reported draft genome of A.hyp_K_white, raw HiC data and reference genome of Plainsman. The placement of A.hyp_K_white on the phylogenetic tree of grain amaranths of known accessions clearly suggests that A.hyp_K_white is genetically distal from Plainsman and is most closely related to the accession PI619259 from Nepal (Ramdana). Furthermore, the classification of another accession, Suvarna, adapted to the local environment and selected for yield and other desirable traits, is clearly A. cruentus . A classification based on hundreds of thousands of SNPs validated taxonomy-based classification for a majority of the accessions providing the opportunity for reclassification of a few.

Abstract Cell types can be now defined at unprecedented resolution using high throughput assays. We analyzed the transcriptional signatures of Drosophila neurons, glia and hemocytes, as examples of cell types that are related by position (glia/neurons) or function (glia/hemocytes) or that are unrelated (neurons/hemocytes). The most related cells display the highest similarity level (neurons and glia), the least related ones, the lowest (neurons and hemocytes), however, cells can show plastic features. Glia are much more similar to neurons than to hemocytes in the embryo, but are equally similar to the two cell types in the larva, when hemocytes acquire more immune functions. Larval glia and hemocytes display common as well as specific immune features, such as the glia-specific NimA receptor, in agreement with the different environment faced by each cell types. Surprisingly, time represents a key identity parameter, as neurons, hemocytes and glia group more significantly by the stage than by the cell type and larval cells show upregulation of genes involved in chromatin organization and in DNA repair. This latter group of genes is linked to changes in gene expression levels and chromatin organization, revealing a function of these genes beyond DNA repair. Finally, the metabolic profiles reveal cell type-specific signatures and an overall shift from an embryonic, anabolic state to a larval, catabolic state.

ABSTRACT Ribosomes, the molecular machines that are central to protein synthesis, have gradually been gaining prominence for their regulatory role in translation. Eukaryotic cytosolic ribosomes are typically larger than bacterial ones, partly due to multi-nucleotide insertions at specific conserved positions in the ribosomal RNAs (rRNAs). Such insertions called expansion segments (ESs) are present primarily on the ribosomal surface, with their role in translation and its regulation remaining under-explored. One such ES in the ribosomal large subunit (LSU) is ES30L, which is present only in mammals and birds among eukaryotes. In this study, we show that ES30L possesses complementarity to many protein-coding transcripts in humans and that the complementarity is enriched around the start codon, hinting at a possible role in translation regulation. Further, our in silico analysis analyses and pull-down assays indicate that ES30L may bind to secondary structures in the 5’ UTR of several transcripts and RNA binding proteins (RBPs) that are essential for translation. Thus, we have identified a potential regulatory role for ES30L in translation.

Abstract The Fragile X Messenger Ribonucleoprotein (FMRP) is a selective RNA-binding protein that localizes to the cytoplasm and the nucleus. The loss of FMRP results in Fragile X Syndrome (FXS), an Autism Spectrum Disorder. FMRP interacts with ribosomes and regulates the translation of mRNAs essential for neuronal development and synaptic plasticity. However, the biochemical nature of this translation regulation is unknown. Here we report that a key feature of FMRP-mediated translation regulation during neuronal differentiation is modulating the 2’O-methylation of ribosomal RNA. 2’O-methylation, facilitated by C/D box snoRNAs in the nucleus, is a major epitranscriptome mark on rRNA, essential for ribosome assembly and function. We found that FMRP influences a distinct rRNA 2’O-Methylation pattern across neuronal differentiation. We show that in H9 ESCs, FMRP interacts with a selected set of C/D box snoRNA in the nucleus resulting in the generation of ribosomes with a distinct pattern of rRNA 2’O-Methylation. This epitranscriptome pattern on rRNA undergoes a significant change during the differentiation of ESCs to neuronal precursors and cortical neurons. ESCs display maximum hypomethylated residues on rRNA, which is eventually reduced in neuronal precursors and post-mitotic cortical neurons and this is correlated to the change in global protein synthesis among the states of differentiation. Importantly, this gradual change in the 2’O-methylation pattern during neuronal differentiation is altered in the absence of FMRP, which could impact neuronal development and contribute to dysregulated protein synthesis observed in Fragile X Syndrome. This also suggests the need for diversity in functional ribosomes during the early stages of development.

Abstract Nutrient sensing and signaling play pivotal roles in animal growth. However, under dietary stress, this system falters, leading to growth defects. While immune cells are increasingly recognized as key nutrient sensors, their impact on animal growth remains poorly understood. In this study, we investigate how Drosophila larval macrophages respond to excessive dietary sugar and identify a reconfiguration of their metabolic state. They undergo a glycolytic shift, intensify TCA activity, and elevate TAG synthesis. While typical of sugarinduced nutrient stress, these changes interestingly exert contrasting effects on animal growth: glycolysis and increased TCA activity inhibit growth, while the lipogenic shift promotes it. However, the lipogenic response is insufficient to counteract the metabolic events suppressing growth, resulting in an overall reduction in adult fly size under high sugar conditions. Stimulating a pro-lipogenic immune state facilitates growth recovery, suggesting a growth paradigm governed by immune-metabolic transitions. This study unveils the unexpected influence of macrophage metabolic reprogramming on organismal growth homeostasis during Drosophila development, highlighting immune cell states as central determinants of growth, particularly under dietary stress.

Immune cells provide defense against the non-self, however recent data suggest roles well beyond innate immunity, in processes as diverse as development, metabolism and tumor progression. Nevertheless, the heterogeneity of these cells remains an open question. Using bulk RNA sequencing we find that the Drosophila immune cells (hemocytes) display distinct features in the embryo, a closed and rapidly developing system, compared to the larva, which is exposed to environmental and metabolic challenges. Through single cell RNA sequencing we identify fourteen hemocyte clusters present in unchallenged larvae and associated with distinct cellular processes e.g. proliferation, phagocytosis, metabolic homeostasis and humoral response. Finally, we characterize the changes occurring in the hemocyte clusters upon wasp infestation that triggers the differentiation of a novel cell type, the lamellocyte. This first molecular atlas provides precious insights and paves the way to study the biology of the Drosophila immune cells in physiological and pathological conditions.

Abstract Post-transcriptional regulation has emerged as a key mechanism to regulate stem cell renewal and differentiation, which is essential for understanding tissue regeneration and homeostasis. Poly(A)-binding proteins are a family of RNA-binding proteins that play a vital role in post-transcriptional regulation by controlling mRNA stability and protein synthesis. The involvement of poly(A) binding proteins in a wide range of cellular functions is increasingly being investigated. In this study, we used the regenerative model organism planarian Schmidtea mediterranea , to demonstrate the critical role of poly(A)-binding protein 2 (PABP2) in regulating neoblast maintenance and differentiation. A deficit in PABP2 blocks the transition of neoblasts towards immediate early progenitors, leading to an enhanced pool of non-committed neoblasts and a decreased progenitor population. This is reflected in variations in the transcriptome profile, providing evidence of downregulation in multiple lineages. Thus, insufficiency of PABP2 resulted in defective formation and organization of tissue leading to abnormal regeneration. Our study reveals the essential role of PABP2 in regulating genes that mediate stem cell commitment to early progenitors during tissue regeneration.